Struktura i svojstva prevlake Ni22Cr10Al1Y deponovane vakuum-plazma-sprej procesom
Sažetak
Cilj rada jeste da se vakuum-plazma-sprej procesom deponuju slojevi prevlake Ni22Cr10Al1Y za zaštitu komponenti gasnih turbina od oksidacije i visokotemperaturne korozije. Prevlaka može znatno uticati na svojstva substrata, jer zajedno sa substratom formira kompozit. Vrsta procesa depozicije prevlake i režim termičke obrade prevlake sa substratom bitno utiču na njenu otpornost na visokotemperaturno puzanje. Deponovanje praha Ni22Cr10Al1Y urađeno je vakuum-plazma-sprej sistemom firme Plasma Technik – AG koji koristi komandni pult A-2000 i plazma pištoljem F4. Prevlaka deponovana na substratu od legure INCONEL X-750 termički je obrađena na 11000C u trajanju od 2 sata u zaštitnoj atmosferi argona. Morfologija čestica praha ispitana je metodom skening elektronske mikroskopije. Ispitivanja mikrotvrdoće slojeva rađena su metodom HV0.3 i čvrstoće spoja metodom ispitivanja na zatezanje, koja su bila u skladu sa standardom Pratt & Whitney. Mikrostruktura slojeva prevlake u deponovanom stanju ispitana je na svetlosnom mikroskopu. Nagrizanje prevlake rađeno je mešanjem azotne kiseline 2,5 ml HNO3 sa 7,5 ml fluorovodonične kiseline HF. Analiza mikrostrukture nagrizene prevlake pre i posle termičke obrade, kao i debljina difuzione zone, izvedena je na svetlosnom mikroskopu, na osnovu čega je ocenjen kvalitet prevlake.
Reference
Achar, D.R.G., Munoz-Arroyo, R., Singheiser, L. and Quadakkers, W.J., 2004. Modelling of phase equilibria in MCrAlY coating systems. Surface and Coatings Technology, 187(2–3), pp. 272-283. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.surfcoat.2004.02.018.
Dahl, K.V., Hald, J., Horsewell, A., 2006. Interdiffusion between Ni-based superalloy and MCrAlY coating. Defect and Diffusion Forum, 258-260, pp.73-78. Available at: http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/DDF.258-260.73.
Feuerstein, A., Knapp, J., Taylor, T., Ashary, A., Bolcavage, A., Hitchman, N., 2008. Technical and Economical Aspects of Current Thermal Barrier Coating Systems for Gas Turbine Engines by Thermal Spray and EBPVD: A Review. Journal of Thermal Spray Technology, 17(2), pp.199-213. Available at: http://dx.doi.org/10.1007/s11666-007-9148-y.
Funk, M., Ma, K., Eberl, C., Schoenung, J.M., Göken, M. and Hemer, K.J., 2011. High-Temperature Mechanical Behavior of End-of-Life Cryomilled NiCrAlY Bond Coat Materials. Metallurgical and materials transactions A, 42A, pp.2233-2241. Available at: http://dx.doi.org/10.1007/s11661-011-0659-2.
Gómez-Acebo, T., Navarcorena, B., Castro, F., 2004. Interdiffusion in multiphase, Al-Co-Cr-Ni-Ti diffusion couples. Journal of Phase Equilibria and Diffusion, 25(3), pp.237-251. Available at: http://dx.doi.org/10.1007/s11669-004-0112-y.
Itoh, Y. and Tamura, M., 1999. Reaction Diffusion Behaviors for Interface Between Ni-Based Super Alloys and Vacuum Plasma Sprayed MCrAlY Coatings. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 121, pp.476-483. Available at: http://dx.doi.org/10.1115/1.2818497.
Liu, Y.Z., Hu, X.B., Zheng, S.J., Zhu, Y.L., Wei, H., Ma, X.L., 2015. Microstructural evolution of the interface between NiCrAlY coating and superalloy during isothermal oxidation. Materials and Design 80, pp. 63-69. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2015.05.014.
Ma, K., Tang, F. and Schoenung, J.M., 2010. Investigation into the effects of Fe additions on the equilibrium phase compositions, phase fractions and phase stabilities in the Ni–Cr–Al system. Acta Materialia, 58(5), pp.1518-1529. Available at: http://dx.doi.org/10.1002/adem.201100171.
Material Product Data Sheet, 2012. Nickel Chromium Aluminum Yttrium (NiCrAlY) Thermal Spray Powders, Amdry 9624, DSMTS-0102.0, Sulzer Metco.
Mendis, B.G. and Hemker, K.J., 2008. Thermal stability of microstructural phases in commercial NiCoCrAlY bond coats, Scripta Materialia, 58(4), pp.255-258. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.scriptamat.2007.10.016.
Mrdak, M., 2012. Study of the properties of plasma deposited layers of nickel-chrome-aluminum-yttrium coatings resistant to oxidation and hot corrosion. Vojnotehnički glasnik/Military Technical Courier, 60(2), pp.182-201. Available at: http://dx.doi.org/10.2298/vojtehg1202182M.
Mrdak, M., 2013. Characterization of vacuum plasma sprayed cobalt-nickel-chromium-aluminum-yttrium coating. Vojnotehnički glasnik/Military Technical Courier, 61(4), pp.26-47. Available at: http://dx.doi.org/10.5937/vojtehg61-2495.
Mrdak, М., Rakin, M., Medjo, B., Bajić, N., 2015. Experimental Study of Insulating Properties and Behaviour of Thermal Barrier Coating Systems in Thermo Cyclic Conditions. Materials & Design, 67, pp.337-343. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2014.11.029.
Mrdak, М., 2016. Study of the application of plasma sprayed coatings on the sections of the Astazou III B turbo - jet engine. Vojnotehnički glasnik/Military Technical Courier, 64(1), pp.1-25. Available at: http://dx.doi.org/10.5937/vojtehg64-8933.
Padture, N.P., Gell, M. and Jordan, E.H., 2002. Thermal barrier coatings for gas-turbine engine applications. Science, 296 (5566), pp.280-284. Available at: http://dx.doi.org/10.1126/science.1068609.
Tang, F., Ajdelsztajn, L., Kim, G.E., Provenzano, V. and Schoenung, J.M., 2006. Effects of variations in coating materials and process conditions on thethermal cycle properties of NiCrAlY/YSZ thermal barrier coatings. Materials Science and Engineering A, 425(1-2), pp.94-106. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2006.03.043.
Turbojet Engine – Standard Practices Manual PN 582005, 2002. Pratt & Whitney, East Hartford, USA.
Wang, B., Gong, J., Wang, A.Y., Sun, C., Huang, R.F. and Wen, L.S., 2002. Oxidation behavior of NiCrAlY coatings on Ni based superalloy. Surface and Coatings Technology, 149, p.70. Available at: Available at: http://dx.doi.org/10.1016/S0257-8972(01)01427-X.
Yuan, K., Eriksson, R., Lin Peng, R., Li, X., Johansson, S., Wang, Y., 2014. MCrAlY coating design based on oxidation - diffusion modelling. Part I: Microstructural evolution. Surface and Coatings Technology 254, pp.79-96. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.05.067.
Vojnotehnički glasnik omogućava otvoreni pristup i, u skladu sa preporukom CEON-a, primenjuje Creative Commons odredbe o autorskim pravima:
Autori koji objavljuju u Vojnotehničkom glasniku pristaju na sledeće uslove:
- Autori zadržavaju autorska prava i pružaju časopisu pravo prvog objavljivanja rada i licenciraju ga Creative Commons licencom koja omogućava drugima da dele rad uz uslov navođenja autorstva i izvornog objavljivanja u ovom časopisu.
- Autori mogu izraditi zasebne, ugovorne aranžmane za neekskluzivnu distribuciju rada objavljenog u časopisu (npr. postavljanje u institucionalni repozitorijum ili objavljivanje u knjizi), uz navođenje da je rad izvorno objavljen u ovom časopisu.
- Autorima je dozvoljeno i podstiču se da postave objavljeni rad onlajn (npr. u institucionalnom repozitorijumu ili na svojim internet stranicama) pre i tokom postupka prijave priloga, s obzirom da takav postupak može voditi produktivnoj razmeni ideja i ranijoj i većoj citiranosti objavljenog rada (up. Efekat otvorenog pristupa).